推算値と実演!Jí直の比較 .1 T印形式海洋構造物模型

臼虫制前後揺実験]

T印形式海消高劃女模型は、3次元円柱で、あるカラムと水平角間制こ分害IJで、きる。まず、

カラム単独の抗力係数を2次元円柱としたときの抗力係数をFig.4 . 3から求める。次に、求 めた2次元円柱の抗力係数にFig.2.14から 3次元景箔戸〉修正を施し、カラム単独の抗力係数 を得る。 水平角柱制オの抗力係数は、開制こ太し\円樹ミ付いているためす嗣1の影響はなし\

として、既存の2次元角間財の抗力係数を用し\るョ水平角間財の振動荒中の抗力係数と しては、基材旬こ2 .2に示した矩矧崩財の抗力の推算手順に従って推算するが、水平角柱 剖対オは、角に丸みω仇二3.04)のついた角柱で、あるためこの影響をFig.2. 55から考慮する。

カラム聞の相互干渉影響は、第3章の相互干渉影響の考慮、法に従って縦方向相互干渉と 横方向相互干渉をFig3.4と3.5から求め、総およひ瀬方向の干渉影響が独立に作用し、お互 いに影響 し合わないとして2つの干渉効果を単純に加算して求める。既存の研究で水平角 キ泊財閣の相互干渉影響を検討した例はなし、 したがって、将命では円柱制オの相互干渉 影響を基に水平角柱部材聞の相互干渉影響を推定するが、 角柱聞の距離と高さの比 d/h二6.6と角桔捕のE関白滴針しているため、Fig3 .5およひも.6からその影響は鰐見できる。

5釧前後衝コ実験は、長周期耕岳を想定して行ったため、耕岳周期が長く造紛減衰力は 鮒見できる。Fig.7.26に実関相こ先立って線形ホ。テンシヤノレ計算(付録←A)によって造 波減剥系数を計算した結果を示す。図中の矢印の範囲が実験周波数組週であり、造波減衰 係数l土粕↑生滅おJ�こ比べて小さく、 これを鮒見しても精度上長官如、今回の実験の角斬 では念のため実験から求めた合成動から造波減訪問計算値を差しし1引し\て抗力係数を 求めた。Fig.7.27に新政揺れ杭力係数の実験値と宇佐算値の此鍛を示す。図中には、 レイノ ノレズ数と3次元影響だけを考慮して求めた推算値頃家)とさらに剖財閣の干渉効果を考慮、

して求めた十館値術家)の2態賀を示している。音附習の干渉効果を考慮しないと、 推 算値は実験値より小さめの(直となる。部材間の干渉影響を考慮すれば、推算(直�jjてきくな り実験値にをづく。 これは、振動束中でKcf'ç妨i小さし場合は、 カラムの縦方向の干渉効果 による抗力の脚より、カラムの横方向干渉による抗力の士動日影酌方が大きいためであ る。ただし、定常流中の場合程にはカラム聞の相互干渉影響は大きくはなく、要求 される 精度によっては、カラム間の干渉影響を無視しでも良いと思われる。推算値は、実験値と 非常に良く一致し 開発した抗力の推算手法がTLP形式海f特蕎造物のような単純な構造様 式の海1判部宝物に対して有効であることが石底忍されたQ

Fig.7.28に付加質量係数を周波数を横軸にプロットしたものを示す。図中の実線は、線 形ホ。テン、ンヤノは聾命lこよって求めた付加質量係数の計算値で、あり、図中の記号の違いは、

123

レイノノレズ数Rn (3. 13 x 104と1.OX104一定) の異なる実駒吉果を示す。付加質量係数に ついては、計算値と良く一致しているが、 レイノノレズ数が1 xI04の場合は若干計算値より 大きくなっている。Fig.7.29にFig.7.28を泳教ベースで書き直したものを示すが、付加質 量係数は、Kc数iこよってほとんど変化していなし\。 この傾向は、 3次元円柱の付加質量係 数の'Kc数による変化と良く似ている。 これらのことから、3次元影響が強し場合は、付加 質量係数について粘「生景箔Pが少なく、実用的にゆ線形ポテンシャ川聾命lこよる計算値をそ のまま用いても良いといえる〉

日虫制上下揺実験]

上下掛寺のTLP形式海桝高劃安井史型のカラムlま水面を貫通する有限円柱部材であり、水 平角出|財の取り扱し\方は、前後取コ場合と同ーとなる。 水面を貫通する有限円間財の 抗力は、2. 3で示したよう�Uトさく、鰍見できる。

一方、水平角型音|財の抗力係数は、両端に太し\円柱が付し1ているため立賠膨響はなし1と して、既存の2次元角倒財の抗力係数を用し\ゑ2次元角闘財の振動走中の抗力係数とし ては2. 2の安問弁主の抗力係数の推算手JI慎にしたがって行う。但し、上下揺実験のKC4対》ド 常�JJ、さし\ため既存の実験データで、はカバー出来ないため、防字の実験データをタ付申して 求める。Fig.7.30の黒丸却は工藤ら[50Jの矩万分主(d/B=O.6)の実験結果であり、図中の太い 実線は工藤らの実験値を外挿し、低Kc紛或まで引き伸ばして示したものである。Kè4対三ノj さし場合に抗力俄対決きくなる原因は、角間財では、振動平板の場合と同様に樋版 幅が小さし1と前面の角柱の角から景|蹄在した渦が角柱背後に回りこみ角柱裏面に付着するこ とによって背圧の低下頃圧の増大)が生じ、逆に振動励高が大きくなると渦が角校再後 に回り込まず晴樹もてし1くことに起因しているものである。工藤らの実勝吉果がかなり大 きいのは、角に夫みを持たなし咲問弁:主であるためこの景タ警がより強く現われるためと思わ れる。 今回の実験模型の角柱部は、角に夫みを持った正四角柱で、ある。 角に丸みを持った 角柱の抗力係数に関しては、田中らの実験[49Jがあるが低Kc紛或の完験料育つれてしな川 本書命では、図中に×印で芳子す田中らの実隣諸果と工藤らの実勝吉果の差が角にM州寸し1 たことによる影響であると考え、田中らの実例吉果を{邸c初或までタ付帯した。その結果を 図中に系臓で示す。材命では、角型197.Þ1<平部材の抗力係数として、との来献を用いて推 算してしも。 また部材間の相互干渉影響として平行に並んt61<平鮒毘財オによる閉塞影響 が考えられるが、制財間の間隔が広し\ため、Fig.3. 5からこの影響は鮒見できる。

Fig. 7. 3H;:TLP形式海桝報割安模型の櫛リ上下揺実験により求めた等筋線励妓係数と 線形ポテンシヤノL信十算により求めた造波減衰係数の比較を示す。横軸は上下揺れβ港掘円

周波数ωで、あり、 記主計支尉謝励冨の違し\を表わしてしも。実験から求めた減衰孫数には 粘性に基づく減衰力を含むため、 造波減剥系数の計算値よりカなり大きく、 その害IJ合は動 揺樹高が大きくなるに従って大きくなっている。 すべての周波妨動支で明確な樹静タ警が 現われており、 TLP形式海有毒造物の上下動齢推定lこおける粘幽戎動向重要性を示す ものである。

Fig. 7. 32にFig. 7. 31の線形ポテンシヤノほ軍制こよる計算値と実験で求めた等(断病院威衰 係数との差から求めた抗力係数を示す。梯由は、 円柱面訟を代表長さとしたときの必数 であり、 実線i対佐算値である。 カラム部の抗力は前述のように無視しているが全体の抗力 係数の宇佐算値が、実測直と良く→丈することからTLP形式海淵あ鋤の上下協和粘性抗 力の大部分は" 1971<水平角本調財で生じていると考えられる。 したがって、 円出榔にフ ーティングや円盤等が付つがなければ、 水面を貫通する郁艮円柱の上下動即コ抗力係数は 非常�Jj，さく実用上は、 これを鮒見しでも良いと言える。実測直と推算値が非常に良く一 致したため、 低K�対安でののITLP形式海戦車宣物の抗力を持命で開発した推算法により精 度良く推算できることが分かった

Fig.7.33に付加質量(系数の実験値と線形ポテン、ンヤノ弓十算による計算値との比較を示す。

付加質量係数については、実験f直と線形ポテンシヤノほ十算値は良く一致した。今回実験し たKc数は、 水平角間財の高さで定義すると1. 1以下であり、実験した室調では、Kc数の 影響は見られなカユった

7.2.3.2 ロワーノ\ノレイ寸カラム形式海洋構造物

前後揺れするロワーノ'\)1.-イ寸カラム豆晦附帯造防莫型の抗力係数の推算も、定常ずし中の場 合と同様にカラム、ブいーシング、ロワーノ\ノレの3種類の部材に分割して考える。模型の強 帝働オおコ方向は、ロワーノ'\)lAJ)長辺に垂直な方向に振動させたしたがって技影面積の大 部分をロワーノ\ノしが占めるため、 流体力も主にロワーノ\ノ崎日分で生じるものと恩われる。

カラム剖ゅは、 底部にロワーノ\ノレが付し\ているため、この端友効果により2次元円柱と考え ることができる。 カラム部分の抗力係数は、Fig.4.3からß=8∞一定として求める。 ロワー ノ\ノ時日分の抗力係数は、Fig.2.53からロワーノ\ノレの2次活折面のアスペクト上凶13=1. 625の 値を補間して求める。 カラム聞の相互干渉影響は、TLP形式海1戦記劃耕莫型と同様にして求 める。全体の抗力係数を推算するに当たって、ロワーハノレの縮問3次元影響は無視した。

推算した抗力係数と、実験(直との比較をFig.^7. 34'こ示す。梯邸主カラムの直径で定義 したk数である。 ロワーノ'\)1，イ寸カラムの抗力係数は、 Kð1文が大きくなるに従って大きくな

125

る。 これは、 角のある物体の鞘数であり、 ロワーハノLイ寸カラム形式海梢帯封均の抗力係数 では、矩汗弁主であるロワーハノ司郎こ加わる抗力が支�2的となることが分かる。推算値と実 験値は良く一致し、 ロワーハノゅような大きな1!b.k浮力体が{寸し\た場合も持命で開発した 推算法の有効↑生が確認された

7.2.3.3 フーティング付カラム形式海洋構造物

フーテイング付カラム形式海淵報室非効莫型は、 フーテイング部を3次元円柱、 カラム部 を2次元円柱と考えて全体の抗力を推算する。 カラムとフーティング部の平均直径はO.12m であり、実験条件からβ'=1054となる。既存の実験では、Sar下kayaがβ二1035[77Jで低Kと数 域まで、の実験を行っており、今回の実験条件とβがほぼ一一致する。Fig.7. 35にS征pkayaの 実験結果を示す。このデータをカラムとフーティング部に用い、 フーテイング部について は、Fig.2.14から3次元景免許〉修正を施すとフーテイング部材単独の抗力係数を得る。相互 干渉影響は、 Fig.3.4と3.5から求める。Fig. 7. 36に推算と実則の抗力係数の此鍛を示す。

両者は良く一致しており、 多数のフーテインク1寸カラム群で構成された浮体式海洋干拓劃吻 の抗力の推定にも開発した十時断〉有効回滴忍された。

Fig.7.37に付加質量係数の実験値と線形ホ。テン、ンヤノL信十算による計算値との上織を示すO 付加質量係数Gについて、実験値と線形ポテン、ンヤノし告十算値の一致度ばfLP形式海1判薄造 材組ほど良くなく、円間財特有のた数の土勧日に伴し'CAが減少し，Kc数10{立で桓川直を持 って再び増加している。 ただし、その変化は、2次元円柱の場合f3t7てきくなく、j議力の推定 結果〈の影響度を考え土リ説家形ポテン、ンヤノL吾十算値を用いてもイづ士な精度と言える。

7ユ4結果のまとめ

開発した各手宣毎桝帯封勿の抗力係数の推算法を適用しててLP形式ロワーノ\ノしイ寸カラム 形式フーテインクY寸カラム形式の海桝一斉湖緋鯉の実麟課と比較し、 その有効性の検 討を行ったその結果、 次のようなi寄命を得た。

(1)開発した定常流中の各種浮体均毎問誇造物に働く定常抗力の簡易推算法は、 全ての海 I判事封耕莞型について精度良く推定できる。

(2)前後ナ動即コ各種海淵寄進非加こ働く抗力係数は、3次元景簿、相互干渉影響を考慮村も ば精度良く十邸主できる。